论文摘要
本文采用提拉法,首次生长了Mg含量变化的Mg:Ce:Fe:LiNbO3晶体,根据晶体生长理论,改善掺杂LiNbO3晶体的生长工艺参数（温度梯度、晶体生长速度、晶体旋转速度）,保持了平坦的固-液界面,研制出无宏观缺陷、光学均匀性好的晶体。并对晶体进行了X-射线衍射分析、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱和二波耦合实验。晶体的X-射线衍射表明,Mg:Ce:Fe:LiNbO3晶体的晶格缺陷在掺镁量没有达到阈值浓度时,随掺镁量的增大而逐渐增大,当掺镁量达到阈值浓度时又有下降。晶体的红外吸收光谱表明,Ce4+和Fe3+进入晶格,分别占据Nb位和Li位,形成CeNb2-和FeLi(2+缺陷,晶体通过增加NbLi4+和Li空位进行电荷补偿;Mg2+进入晶格,首先取代NbL 4i+ ,当达到阈值浓度时,Mg离子开始进入Nb位和Li位,形成MgNb3+和3 MgLi+,形成自身的电荷平衡。晶体的紫外-可见吸收光谱表明,当掺镁量没有达到阈值浓度时,Mg:Ce:Fe:LiNbO3晶体的吸收边随掺镁量的增大发生紫移,当掺镁量达到阈值浓度后,晶体的吸收边又发生相对红移。结合Mg:Ce:Fe:LiNbO3晶体的X-射线衍射分析、红外吸收光谱、紫外-可见吸收光谱结果,分析了掺杂离子在晶体中的占位情况。Mg:Ce:Fe:LiNbO3晶体并没有因为Mg、Ce和Fe杂质的掺入而出现新相,仍为三方晶系。并且确定了杂质Mg、Ce、Fe在掺杂LiNbO3晶体中的占位情况以及Mg在掺杂LiNbO3晶体阈值浓度。利用二波耦合测试了晶体的光折变性能,系统研究了镁铈铁铌酸锂晶体的弱光非线性光学效应。结果表明:随着掺镁量的增加,衍射效率下降,写入时间缩短,光折变灵敏度增加,动态范围降低;利用透射光斑畸变法研究了镁铈铁铌酸锂晶体镁掺杂量对晶体抗光损伤性能的影响,结果表明:随着镁掺杂量的增加,晶体的抗光损伤阈值升高,其中Mg（6mol%）:Ce:Fe:LiNbO3晶体的抗光损伤阈值比Ce:Fe:LiNbO3高出2个数量级以上。